【JNI】JNI环境搭建

1 前言

​    JNI (Java Native Interface) 是 JDK 提供的一种机制，用于实现 Java 代码与其他语言（主要是 C 和 C++）编写的本地代码之间的交互。
​    JNI 接口详见 JDK 安装目录中的 include/jni.h 文件，Android NDK 对 JDK 的 JNI 进行了扩展，对应的 jni.h 文件路径如下。

1. SDK\ndk\27.2.12479018\toolchains\llvm\prebuilt\windows-x86_64\sysroot\usr\include\jni.h

复制代码

​     JNI 官方文档见 → https://docs.oracle.com/en/java/javase/17/docs/specs/jni/index.html。

2 在命令行中编译代码

2.1 环境准备

​    1）安装 JDK
​    下载 JDK（建议下载 x64 Compressed Archive 文件），解压后将根目录写入 JAVA_HOME 环境变量中，如下。

​    然后将 %JAVA_HOME%、%JAVA_HOME%\bin 加入 Path 环境变量中，如下。

​    在命令行分别输入 java --version、 javac --version，如果有打印版本号，说明 JDK 环境搭建成功。
​    2）安装 MinGW
​    MinGW（Minimalist GNU for Windows）是一个用于 Windows 平台的轻量级 GNU 开发环境，它允许开发者在 Windows 上使用 GCC（GNU Compiler Collection）工具链编译本地 Windows 应用程序。
​    下载 MinGW，解压后将根目录下的 bin 目录写入 Path 环境变量中。

​    在命令行输入 gcc --version、g++ --version， 如果有打印版本号，说明 MinGW 环境搭建成功。
2.2 一个简单的案例

​    1）编写 java 代码
​    用记事本编辑以下代码，保存为 HelloJNI.java。
​    HelloJNI.java

1. /**
2. * 1. 生成字节码和头文件
3. *    javac -encoding UTF-8 -h ./ HelloJNI.java (或 javah -encoding UTF-8 ./ HelloJNI.java, jdk10 之前)
4. *
5. * 2. 生成 dll 或 so
6. *    g++ -fPIC -I"%JAVA_HOME%\\include" -I"%JAVA_HOME%\\include\\win32" -shared -o hello.dll HelloJNI.c
7. *
8. * 3. 运行
9. *    java HelloJNI
10. */
11. public class HelloJNI {
12.    static {
13.       // 运行时加载 native 库, hello.dll (Windows) 或 hello.so (Linux/Unix/Android)
14.       System.loadLibrary("hello");
15.    }
17.    private native void sayHello();
19.    public static void main(String[] args) {
20.       new HelloJNI().sayHello();
21.    }
22. }

复制代码

​    2）生成字节码和头文件
​    在命令行执行以下命令，生成字节码（.class 文件）和头文件（.h 文件）。

1. // jdk10 及之后
2. javac -encoding UTF-8 -h ./ HelloJNI.java
3. // jdk10 之前
4. javah -encoding UTF-8 ./ HelloJNI.java

复制代码

​    执行完以上命令后，会生成 HelloJNI.class 和 HelloJNI.h 文件。HelloJNI.h 文件内容如下。

1. /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
2. #include <jni.h>
3. /* Header for class HelloJNI */
5. #ifndef _Included_HelloJNI
6. #define _Included_HelloJNI
7. #ifdef __cplusplus
8. extern "C" {
9. #endif
10. /*
11. * Class:     HelloJNI
12. * Method:    sayHello
13. * Signature: ()V
14. */
15. JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_sayHello
16.   (JNIEnv *, jobject);
18. #ifdef __cplusplus
19. }
20. #endif
21. #endif

复制代码

​    3）编写 C 代码

1. #include <jni.h>
2. #include <stdio.h>
3. #include "HelloJNI.h"
5. JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_sayHello(JNIEnv *env, jobject thisObj) {
6.    printf("Hello World!\n");
7.    return;
8. }

复制代码

​    4）生成 dll 或 so
​    在命令行执行以下命令，生成 ddl（或 so）文件。

1. // 生成 dll 文件 (Windows)
2. g++ -fPIC -I"%JAVA_HOME%\\include" -I"%JAVA_HOME%\\include\\win32" -shared -o hello.dll HelloJNI.c
4. // 生成 so 文件 (Linux/Unix/Android)
5. g++ -fPIC -I"%JAVA_HOME%\\include" -I"%JAVA_HOME%\\include\\win32" -shared -o hello.so HelloJNI.c

复制代码

​    5）运行代码
​    在命令行执行以下命令，运行代码。

1. java HelloJNI

复制代码

​    运行结果如下。

1. Hello World!

复制代码

​    6）一键编译运行脚本

1. @echo off
2. set class_name=HelloJNI
3. set native_file_name=HelloJNI
4. set lib_name=hello
6. :: 删除缓存文件
7. del %class_name%.class
8. del %class_name%.h
9. del %lib_name%.dll
11. :: 生成字节码和头文件
12. javac -encoding UTF-8 -h ./ %class_name%.java
14. :: 生成 dll 或 so
15. g++ -fPIC -I"%JAVA_HOME%\\include" -I"%JAVA_HOME%\\include\\win32" -shared -o %lib_name%.dll %native_file_name%.c
17. :: 运行
18. java %class_name%
19. pause

复制代码

3 在 Android Studio 中编译代码

​    在 Android Studio 中，依此选择 New -> New Project -> Native C++，创建 Native C++ 项目。

​    也可以通过 New -> New Module -> Android Native Library，创建 Native Library。

​    对于普通的 Android 项目，可以通过以下配置，使其支持 JNI。
​    1）build.gradle

1. defaultConfig {
2.     ndk {
3.         abiFilters 'armeabi-v7a', 'arm64-v8a', 'x86', 'x86_64'
4.     }
5. }
7. externalNativeBuild {
8.     cmake {
9.         path file('src/main/cpp/CMakeLists.txt')
10.         version '3.22.1'
11.     }
12. }

复制代码

​    abiFilters 的作用是指定应用支持的 ABI（Application Binary Interface） 架构类型，即应用只会为指定的 CPU 架构生成原生库（.so 文件），而忽略其他架构。如果未配置 abiFilters，Gradle 默认会构建所有支持的 ABI（取决于 NDK 版本和项目依赖）。

1. armeabi-v7a: 32 位 ARM 架构 (较旧的 Android 设备)
2. arm64-v8a: 64 位 ARM 架构 (现代主流设备，性能更好)
3. x86: 32 位 Intel 架构 (模拟器或少数平板设备)
4. x86_64: 64 位 Intel 架构 (模拟器或高端设备)

复制代码

​    2）创建 cpp 目录

​    3）C/C++ 代码
​    如果用 C 语言实现，代码如下。
​    demo.c

1. #include <jni.h>
2. #include <string.h>
4. JNIEXPORT jstring JNICALL
5. Java_com_zhyan8_test_MainActivity_stringFromJNI(
6.         JNIEnv* env,
7.         jobject /* this */) {
8.     return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from C");
9. }

复制代码

​    如果用 C++ 语言实现，代码如下。
​    demo.cpp

1. #include <jni.h>
2. #include <string>
4. extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
5. Java_com_zhyan8_test_MainActivity_stringFromJNI(
6.         JNIEnv* env,
7.         jobject /* this */) {
8.     return env->NewStringUTF("Hello from C++");
9. }

复制代码

​    可以看到，C 与 C++ 的主要区别如下。

• 头文件：C 中 string 的引用是 #include ，C++ 中 string 的引用是 #include 。
  
• extern "C"：C++ 中多了 extern "C" 修饰，表示使用 C 风格的函数链接，禁止 C++ 的名称修饰。如果不禁用名称修饰，C++ 编译器会对函数名进行修饰，以支持函数重载等特性，会导致 Java 无法查找到本地函数。因此，使用 extern "C" 的函数不能重载（因为名称不再修饰）。
  
• env：C 中的 env 是二级指针，所以访问函数通过 (*env)-> 访问；C++ 中的 env 是一级指针，所以访问函数通过 env-> 访问。
  

​    4）CMakeLists.txt

1. # 设置最小CMake版本
2. cmake_minimum_required(VERSION 3.22.1)
4. # 声明项目名, 可以通过${PROJECT_NAME}访问, 在顶层CMakeLists.txt中, 也可以通过${CMAKE_PROJECT_NAME}访问
5. project("hello")
7. # 设置源码包路径 (相对于当前CMakeLists.txt的路径)
8. set(PACKAGES_DIR "com/zhyan8/demo")
10. # 头文件目录列表 (便于以该路径为相对路径访问头文件)
11. include_directories(${PACKAGES_DIR})
13. # 源文件列表 (相对于当前CMakeLists.txt的路径)
14. file(GLOB_RECURSE SOURCES ./${PACKAGES_DIR} *.cpp)
16. # 添加预构建库, SHARED用于将该库声明为一个shared library
17. # 在Java/Kotlin中, 需要通过System.loadLibrary()加载该库
18. add_library(${CMAKE_PROJECT_NAME} SHARED ${SOURCES})
20. # 添加链接的三方库文件
21. target_link_libraries(${CMAKE_PROJECT_NAME}
22.         # 链接到目标库的库文件
23.         android
24.         log)

复制代码

​    5）MainActivity.java

1. package com.zhyan8.test;
3. import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
5. import android.os.Bundle;
6. import android.util.Log;
8. public class MainActivity extends AppCompatActivity {
9.     static {
10.         System.loadLibrary("hello");
11.     }
13.     @Override
14.     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
15.         super.onCreate(savedInstanceState);
16.         setContentView(R.layout.activity_main);
17.         Log.i("MainActivity", stringFromJNI());
18.     }
20.     public native String stringFromJNI();
21. }

复制代码

​    6）打印日志
​    如果想在 JNI 中使用 Android 中的日志类打印日志，可以使用以下代码。

1. #include <jni.h>
2. #include
4. #define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, "JNI_TAG", __VA_ARGS__)
5. #define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, "JNI_TAG", __VA_ARGS__)
6. #define LOGW(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN, "JNI_TAG", __VA_ARGS__)
7. #define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, "JNI_TAG", __VA_ARGS__)
9. extern "C"
10. JNIEXPORT void JNICALL
11. Java_com_zhyan8_test_MainActivity_testLog(JNIEnv* env, jobject /* this */) {
12.     LOGD("value1=%d", true);
13.     LOGI("value2=%d", 100);
14.     LOGW("value3=%f", 3.5f);
15.     LOGE("value4=%s", "abcd");
16. }

复制代码

​    声明：本文转自【JNI】JNI环境搭建。

来源：程序园用户自行投稿发布，如果侵权，请联系站长删除
免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！